專利名稱：車載供氧裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制氧技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種車載供氧裝置。
背景技術(shù)：
采用分子篩吸附分離原理制備氧氣在工業(yè)中應(yīng)用廣泛，方法是先用壓縮機產(chǎn)生壓 縮空氣然后將壓縮空氣輸入分子篩中，由分子篩對氮氣等進行吸附，而氧氣分子就直接通 過分子篩進入氧氣儲氣罐。在傳統(tǒng)的車載氧氣供給裝置中，一般是通過逆變器將直流電壓 變換為頻率為50Hz的220V單相交流電，驅(qū)動單相交流空氣壓縮機工作，或者將直流24V電 壓轉(zhuǎn)換為三相方波，驅(qū)動無刷直流空氣壓縮機工作。前種方式驅(qū)動效率差，因為要使用電容 移相，在低溫時電容容量變小，阻抗變大，因此在低溫時尤其是低于一 40°C的低溫時，難以 啟動壓縮機工作，且電磁干擾比較大；后種方式成本比較高，電磁干擾和噪音都比較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種驅(qū)動效率高的車載供氧裝置，在一個寬溫度范圍內(nèi)尤其 是低于一 40°C的低溫時仍能工作，而且電磁兼容性好、噪音小、成本低。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明包括主控制板，主控制板的輸 入端接直流電源，輸出端接低壓三相交流異步空氣壓縮機和電磁閥，低壓三相交流異步空 氣壓縮機的進氣口接進氣過濾器，出氣口接電磁閥的進氣口，電磁閥的輸出端與排氣口通 過氣路相連，電磁閥還與分子篩通過氣路雙向連接，分子篩的輸出端與氧氣儲氣罐通過氣 路連接。由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明通過直流電源供電，由主控制板控制輸出三相交流 電驅(qū)動低壓三相交流異步空氣壓縮機工作，提供穩(wěn)定的壓縮空氣給制氧部分，驅(qū)動效率高， 電磁兼容性好，可在寬溫度范圍內(nèi)工作，尤其是低于一 40°C的低溫時仍能工作，噪音小、成 本低。


圖1是本發(fā)明的原理框圖2是本發(fā)明的一個實施例的原理框圖； 圖3是本發(fā)明的一個實施例的原理圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明包括主控制板10，主控制板10的輸入端接直流電源20，輸出 端接低壓三相交流異步空氣壓縮機30和電磁閥60，低壓三相交流異步空氣壓縮機30的進 氣口接進氣過濾器40，出氣口接電磁閥60的進氣口，電磁閥60的輸出端與排氣口 50通過 氣路相連，電磁閥60還與分子篩80通過氣路雙向連接，分子篩80的輸出端與氧氣儲氣罐 70通過氣路連接。
通過直流電源供電，由主控制板控制輸出三相交流電驅(qū)動低壓三相交流異步空氣 壓縮機工作，提供穩(wěn)定的壓縮空氣給制氧部分，無起動沖擊電流，工作平穩(wěn)，驅(qū)動效率高，電 磁兼容性好，可在寬溫度范圍內(nèi)工作，尤其是低于一 40°C的低溫時仍能工作，噪音小、成本 低。所述的低壓三相交流異步空氣壓縮機30的電壓范圍是9V 30V，通過對220V單 相電機改變繞組設(shè)計和優(yōu)化電磁方案實現(xiàn)單相到三相、高壓到低壓的轉(zhuǎn)變，從而得到低壓 三相交流異步空氣壓縮機30。如圖2所示，所述的主控制板10包括微處理器101，所述微處理器101的輸出端分 別與第一驅(qū)動芯片102、第二驅(qū)動芯片105、第三驅(qū)動芯片106的輸入端相連，上述三個驅(qū)動 芯片的輸出端分別與三相全橋逆變電路103的輸入端相連，三相全橋逆變電路103的母線 還與直流電源20相連，三相全橋逆變電路103輸出端與低壓三相交流異步空氣壓縮機30 的輸入端相連，微處理器101還通過I/O接口電路113與電磁閥60相連。直流電源20對三相全橋逆變電路103供電，微處理器101采用VVVF變頻控制技 術(shù)，通過第一驅(qū)動芯片102、第二驅(qū)動芯片105、第三驅(qū)動芯片106，驅(qū)動三相全橋逆變電路 103，再驅(qū)動低壓三相交流異步空氣壓縮機30工作，提供穩(wěn)定的壓縮空氣給制氧部分。起動 時從5Hz變頻工作，再升頻到穩(wěn)定工作頻率，無起動沖擊電流，工作平穩(wěn)。工作電流波形是 正弦波，驅(qū)動效率高，電磁輻射小，噪聲小。如圖2所示，所述的主控制板10還包括濾波電路104，所述濾波電路104接在直 流電源20和三相全橋逆變電路103之間。如圖4所示，濾波電路104包括電容C1、C2、C3、 C4的并聯(lián)電路，直流電源20的負極接地，該并聯(lián)電路的兩端接在直流電源的正極和負極之 間，電感Ll和電阻R4的串聯(lián)電路與該并聯(lián)電路并聯(lián)。濾波電路104的作用是濾去直流電源中的交流成份，使輸出的直流電壓更加平滑。如圖3所示，所述的三相全橋逆變電路103包括第一場效應(yīng)管107、第二場效應(yīng)管 108、第三場效應(yīng)管109、第四場效應(yīng)管110、第五場效應(yīng)管111、第六場效應(yīng)管112，第一場效 應(yīng)管107和第四場效應(yīng)管110的柵極分別通過電阻接第一驅(qū)動芯片102的兩個輸出端，第 二場效應(yīng)管108和第五場效應(yīng)管111的柵極分別通過電阻接第二驅(qū)動芯片105的兩個輸出 端，第三場效應(yīng)管109和第六場效應(yīng)管112的柵極分別通過電阻接第三驅(qū)動芯片106的兩 個輸出端，第一場效應(yīng)管107、第二場效應(yīng)管108、第三場效應(yīng)管109的漏極接直流電源20 的正極，第一場效應(yīng)管107、第二場效應(yīng)管108、第三場效應(yīng)管109的源極與第四場效應(yīng)管 110、第五場效應(yīng)管111、第六場效應(yīng)管112的漏極的結(jié)點分別為U、V、W，第四場效應(yīng)管110、 第五場效應(yīng)管111、第六場效應(yīng)管112的源極接直流電源20的負極，結(jié)點U、V、W分別接低 壓三相交流異步空氣壓縮機30，所述的微處理器101為DSP微處理器。輸入的直流電源20經(jīng)LC電路濾波后，直接輸入至三相全橋逆變電路103，由三相 全橋逆變電路103輸出U、V、W三相交流電輸出到低壓三相交流異步空氣壓縮機30，驅(qū)動壓 縮機工作，電機的接法采用三角形接法。DSP微處理器101通過VVVF控制算法調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸 出SPWM，通過第一驅(qū)動芯片102的一個輸出端驅(qū)動U相的上橋臂，另一輸出端驅(qū)動U相的 下橋臂；第二驅(qū)動芯片105的一個輸出端驅(qū)動V相的上橋臂，另一輸出端驅(qū)動V相的下橋 臂；第三驅(qū)動芯片106的一個輸出端驅(qū)動W相的上橋臂，另一輸出端驅(qū)動W相的下橋臂，實現(xiàn)正弦波驅(qū)動三相異步電機，從而控制低壓三相交流異步空氣壓縮機30變頻啟動。如圖3所示，所述的三相全橋逆變電路103還包括電阻Rl、R2、R3，電阻Rl接在U 結(jié)點和直流電源20的負極之間，電阻R2接在V結(jié)點和直流電源20的負極之間，電阻R3接 在W結(jié)點和直流電源20的負極之間。在U、V、W三個結(jié)點對地各連接一個大功率低阻值的電阻，此電阻稱為死負載，作 用是確保電機在工作中能穩(wěn)定工作，防止由于電流突變導(dǎo)致的抖動。如圖3所示，所述的濾波電路104包括電容Cl、C2、C3、C4組成的并聯(lián)電路，所述 直流電源20的負極接地，該并聯(lián)電路的兩端接在直流電源的正極和負極之間，電感Ll和電 阻R4的串聯(lián)電路與該并聯(lián)電路并聯(lián)。所述直流電源20的電壓范圍為直流21V 32V，該電壓易于獲取，不需要電源變 換，解決了對交流電網(wǎng)的依賴，滿足車載的使用環(huán)境。適于野外不具備交流供電的場合使用。通過對電磁閥60采用不同的開關(guān)時序，選擇不同數(shù)量和容量的分子篩80，可實現(xiàn) 制氧量為3L、5L、6L、10L的供氧裝置，且供氧濃度達到93士3%，電磁閥60的開關(guān)時序可以在 出廠時進行設(shè)置，以滿足不同類型的制氧裝置。所述的低壓三相交流異步空氣壓縮機30為低壓三相交流異步無油空氣壓縮機。所述第一驅(qū)動芯片、第二驅(qū)動芯片、第三驅(qū)動芯片為驅(qū)動芯片IR2181S。下面結(jié)合圖1至圖3說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例的工作原理，空氣經(jīng)進氣過濾器40 進入空氣壓縮機，直流電源20通過LC濾波電路104濾除交流成份后輸入至三相全橋逆變 電路103，DSP微處理器101通過VVVF控制算法調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸出SPWM，通過第一驅(qū)動芯片102 的一個輸出端驅(qū)動U相的上橋臂，另一輸出端驅(qū)動U相的下橋臂；第二驅(qū)動芯片105的一 個輸出端驅(qū)動V相的上橋臂，另一輸出端驅(qū)動V相的下橋臂；第三驅(qū)動芯片106的一個輸 出端驅(qū)動W相的上橋臂，另一輸出端驅(qū)動W相的下橋臂，實現(xiàn)正弦波驅(qū)動三相異步電機，從 而控制低壓三相交流異步空氣壓縮機30變頻運行，低壓三相交流異步空氣壓縮機30產(chǎn)生 壓縮空氣后進入電磁閥60，然后進入分子篩80中，由分子篩80對氮氣等進行吸附，而氧氣 分子能直接通過分子篩80進入氧氣儲氣罐70中，由電磁閥60通過一定的時序進行過程控 制，實現(xiàn)制氧和排氮不斷交替工作，實現(xiàn)連續(xù)制氧。本裝置不需要任何輔助設(shè)備和制氧材料進行制氧，使用方便，經(jīng)濟實用，電機成本 低、可靠性高、噪音低。與單相交流異步電機相比，經(jīng)繞組重新設(shè)計和電磁方案優(yōu)化設(shè)計，電 機的效率提高了 1. 3倍；與直流無刷電機相比，電機成本下降1倍，電機驅(qū)動電流下降20%， 電機工作平穩(wěn)，噪聲降低5dB。
權(quán)利要求
1.一種車載供氧裝置，其特征在于該裝置包括主控制板(10)，主控制板(10)的輸入 端接直流電源(20)，輸出端接低壓三相交流異步空氣壓縮機(30)和電磁閥(60)，低壓三相 交流異步空氣壓縮機(30 )的進氣口接進氣過濾器(40 )，出氣口接電磁閥(60 )的進氣口，電 磁閥(60)的輸出端與排氣口(50)通過氣路相連，電磁閥(60)還與分子篩(80)通過氣路雙 向連接，分子篩(80 )的輸出端與氧氣儲氣罐(70 )通過氣路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載供氧裝置，其特征在于所述的低壓三相交流異步空氣 壓縮機(30)的電壓范圍是9V 30V。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載供氧裝置，其特征在于所述直流電源(20)的電壓范圍 為 21V 32V。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載供氧裝置，其特征在于所述的主控制板(10)包括微 處理器(101)，所述微處理器(101)的輸出端分別與第一驅(qū)動芯片(102)、第二驅(qū)動芯片 (105)、第三驅(qū)動芯片(106)的輸入端相連，上述三個驅(qū)動芯片的輸出端分別與三相全橋逆 變電路(103)的驅(qū)動輸入端相連，上述三個驅(qū)動芯片驅(qū)動三相全橋逆變電路(103)產(chǎn)生三 相交流電，三相全橋逆變電路(103)的母線與直流電源(20)相連，三相全橋逆變電路(103) 輸出端與低壓三相交流異步空氣壓縮機(30)的輸入端相連，微處理器(101)還通過I/O接 口電路(113 )與電磁閥(60 )相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車載供氧裝置，其特征在于所述的主控制板(10)還包括濾 波電路(104)，所述濾波電路(104)接在直流電源(20)和三相全橋逆變電路(103)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車載供氧裝置，其特征在于所述的三相全橋逆變電路(103) 包括第一場效應(yīng)管(107)、第二場效應(yīng)管(108)、第三場效應(yīng)管(109)、第四場效應(yīng)管(110)、 第五場效應(yīng)管(111)、第六場效應(yīng)管(112)，第一場效應(yīng)管(107)和第四場效應(yīng)管(110)的 柵極分別通過電阻接第一驅(qū)動芯片(102)的兩個輸出端，第二場效應(yīng)管(108)和第五場效 應(yīng)管(111)的柵極分別通過電阻接第二驅(qū)動芯片(105)的兩個輸出端，第三場效應(yīng)管(109) 和第六場效應(yīng)管(112)的柵極分別通過電阻接第三驅(qū)動芯片(106)的兩個輸出端，第一場 效應(yīng)管(107)、第二場效應(yīng)管(108)、第三場效應(yīng)管(109)的漏極接直流電源(20)的正極， 第一場效應(yīng)管(107)、第二場效應(yīng)管(108)、第三場效應(yīng)管(109)的源極與第四場效應(yīng)管 (110)、第五場效應(yīng)管(111)、第六場效應(yīng)管(112)的漏極的結(jié)點分別為U、V、W，第四場效應(yīng) 管(110)、第五場效應(yīng)管(111)、第六場效應(yīng)管(112)的源極接直流電源(20)的負極，結(jié)點U、 V、W分別接低壓三相交流異步空氣壓縮機(30)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車載供氧裝置，其特征在于所述的微處理器(101)為DSP微 處理器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車載供氧裝置，其特征在于所述的三相全橋逆變電路(103) 還包括電阻R1、R2、R3，電阻Rl接在U結(jié)點和直流電源(20)的負極之間，電阻R2接在V結(jié) 點和直流電源(20)的負極之間，電阻R3接在W結(jié)點和直流電源(20)的負極之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或7所述的車載供氧裝置，其特征在于所述第一驅(qū)動芯片(102)、 第二驅(qū)動芯片(105)、第三驅(qū)動芯片(106)為驅(qū)動芯片IR2181S。
全文摘要
本發(fā)明具體涉及一種車載供氧裝置，本發(fā)明包括主控制板，主控制板的輸入端接直流電源，輸出端接低壓三相交流異步空氣壓縮機和電磁閥，低壓三相交流異步空氣壓縮機的進氣口接進氣過濾器，出氣口接電磁閥的進氣口，電磁閥的輸出端與排氣口通過氣路相連，電磁閥還與分子篩通過氣路雙向連接，分子篩的輸出端與氧氣儲氣罐通過氣路連接，本發(fā)明通過直流電源供電，由主控制板控制輸出三相交流電驅(qū)動低壓三相交流異步空氣壓縮機工作，提供穩(wěn)定的壓縮空氣給制氧部分，驅(qū)動效率高，電磁兼容性好，可在寬溫度范圍內(nèi)工作，尤其是低于－40℃的低溫時仍能工作，噪音小、成本低。
文檔編號C01B13/02GK102001629SQ20101052316
公開日2011年4月6日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者吳曉凌, 彭松柏 申請人:合肥同智機電控制技術(shù)股份有限公司